4直流电动机的电力拖动 江南大学物联网于力革.ppt

1、第四章直流电动机的电力拖动、电力拖动系统的运动方程式工作机构扭矩、力、飞轮扭矩和质量的换算生产机械的负载扭矩特性电力拖动系统静态稳定运行的条件，其他励磁直流电动机的机械特性其他励磁直流电动机的启动控制其他励磁直流电动机的速度， 江南大学物接力革，电力拖曳利用电动机将电能转化为机械能，使各种类型的生产机械按照人们给予的规律运动。 研究电机加载后各种运行状态的启动、制动、调速、逆转及其过渡过程。 电机的机械特性、系统的基本运动方程式、生产机械的机械特性三个是研究的基础。 它们决定了电力拖动系统的稳态运行及其迁移过程中的工作特性。4.1电力拖动系统的运动方程式，4.1.1生产机械的种类和典型的单轴拖

2、动系统，摩擦系统负荷，它是由多个旋转轴组成的旋转运动系统。 电动机、生产机械、减速机、势能系负荷、电动机，其特征在于，以势能负荷为主，含有少量摩擦负荷。 卷扬系统，3 .风机类的负荷，电动机，其特征是，随着转速的增高，阻力扭矩变大。 分析电力拖动系统的运动规律基于古典动力学理论。 将各种类型的生产机械运动系统换算成等效的典型旋转轴单轴拖动系统。 叶片、联轴器、4.1.2单轴拖动系统的运动方程式、电机的电磁扭矩t和负载扭矩TL的方向不相互关联。 t和TL发挥主导作用，处于从属地位。 根据动力学法则，电动机的电磁扭矩t除了克服运动系统的负载扭矩TL=T2 T0以外，还沿电动机的电磁扭矩的方向在整个

3、系统中产生角加速度，其大小与旋转体的惯性力矩j成比例。 即，拖动4.1.3系统的运动方程式的实用式中，在工序计算中，表示旋转速度用旋转速度n的旋转物体的惯性用飞轮扭矩GD2不是惯性矩j。 注意： GD2是表示整个旋转系统的飞轮扭矩，将各旋转零件的飞轮扭矩换算成电动机轴。 计算GD2的时候和写的时候，都应该经常一起写，是完全的符号，绝对不能分开！ 咦！ 咦！ 因此，电力拖动系统的基本运动方程式是电动机的电磁扭矩t和负载扭矩TL构成运动系统的一对主要矛盾。 无论是n还是n，电力拖动系统的旋转速度都发生变化，因此，该动作状态被称为过渡过程或动态。 t和TL的不平衡是系统运行速度n变动的原因。转速不变

4、化时，系统的动作状态称为稳态或静态。 应用运动方程式，通常以电动机轴为研究对象的运动方程式中，运动方程式中的扭矩的符号解析规定为，如果将某个旋转方向决定为正方向(1)，则在扭矩t方向与规定的旋转正方向相同的情况下，在t前成为正符号，在相反的情况下，成为负符号，运动方程式中的扭矩的符号解析， (2)如果磁阻转矩TL方向与规定的旋转正方向相同，则在TL前取负号，反之取正号(3)。 4.2机构扭矩、力、飞轮扭矩和质量的换算、4.2.1多轴旋转系统的换算、等效换算是指拖动系统在换算前和换算后动力学性能不变。 也就是说，系统的电力传输和储藏的动能不变。 1 .负载扭矩Tz的换算，首先，不考虑传动系统中的

5、电力损失的状况，由于换算前后的负载电力不变化，因此，Tzz=TL，换算前、换算后，从电机轴到生产机械轴的齿数比，即传动机构的总齿数比也称为齿数比。考虑到多轴旋转系统的扭矩、飞轮扭矩的换算、以及传动系统中的电力损失状况，用传动机构的传动效率表示时，注意：动力传递的方向不同，负载扭矩的换算式稍有不同。 电动机处于电动状态时，电力由电动机轴负担，传动损失由电动机负担，电动机处于制动状态时，电力由生产机械轴负担，传动损失由生产机械负担，所以各种传动机构的传动效率可以调查机械手册。2 .飞轮力矩的换算，每个旋转零件都有飞轮力矩，必须换算成相同的轴。 假设等价的单轴旋转系统总惯性力矩为Jr，对应的飞轮力矩

6、为GDr2，则换算前后的系统动能不变，因此根据GD2=4gJ，有从电机轴到第I根轴传动轴的传动比。 将上式普及到一般的状况，有，4.2.2直线运动系统的换算，币台电力拖动模式图，1 .将直线力f换算成电阻扭矩TL，电动机在电动状态下工作时，换算前后的电力不变，得到各物理量的单位：电动机在制动状态下工作时， 若设最终级齿轮节圆半径OP=RP、旋转角速度p，则有v=vp=PRP、从电动机轴到最终级齿轮的齿轮比。 2 .将直线运动部件的质量m (或质量g )换算成等效飞轮力矩GDs2，将直线运动部件具有的动能换算成旋转部件具有的动能，将直线运动部件的质量m (或质量g )换算成电动机轴。 假设等效旋

7、转部件的惯性力矩为Js，对应的飞轮力矩为GDs2，为了不改变换算前后的动能，在由有、齿条和小齿轮构成的直线运动系统中存在v=vp=PRP，则G直线运动部件的总重量，单位： n； v直线运动零件的线速度，单位： m/s；DP末级齿轮节圆直径，单位： m； n电机转速，单位： r/min。 具有直线运动的系统包含两种运动形式，因此在换算时分别换算旋转部分和直线部分，然后将两个部分的飞轮矩相加，就能得到整个系统的飞轮矩。4.2.3提高或降低能量负荷时的传动效率，等速提高或降低起重机时的传动效率，与传递功率的大小和方向有关。 起重机的电力参照示意图，设重物的重量为g，辊半径为RP，抬起重物时换算成电动

8、机轴的等效负载扭矩TL，下降重物时换算成电动机轴的等效负载扭矩TL在抬起相同重物时和下降时，传动机构的损失扭矩t为在抬起时和放下时，相同负荷上升时和放下时，卸下时的传动效率总是比提高时的传动效率小，即。 当时，应对了上升或下降的重负荷。 当时，在说明上升时电动机输出的一半消耗在传动机构上，另一半为了克服重力而传递到负荷上的下降时，重力功全部消耗在传动机构上，没有传递到电动机上。 此时，对应上升或下降的挂钩或轻负荷。 说明了仅仅靠重力是不足以克服传递机构的摩擦力的，要卸下物体，马达必须输出一定的电力，帮助卸下物体。end、4.3生产机械的负荷扭矩特性、4.3.1恒定扭矩机械特性、生产机械的机械特

9、性n=f(TL )是生产机械所表现的扭矩TL与转速n的关系。 TL是换算成电机轴的等效扭矩。 特征：这种生产机械的扭矩TL的大小不随转速的变化而变化。 1、抗性定扭矩特性、扭矩总是阻碍运动。 旋转方向改变时，负载扭矩的方向也改变。 例如金属的轧制、机床的平移机构等。 电阻性定扭矩特性、定扭矩TL总是与运动方向相反。 2 .位能性定扭矩特性，由重力产生的扭矩。 起重机类型负荷中的重物等。即使旋转方向改变，位性能扭矩也维持原来的作用方向。 另外，比特能量性固定扭矩特性，即扭矩TL具有一定的方向，不随着旋转速度的方向变化。 4.3.2变扭矩系统机械特性、特征：这种生产机械的扭矩TL的大小根据转速的变

10、化而变化。 7777777777777777753653653653653653对于深加工来说，切削量小，切削力小，高速运行。 负载扭矩与转速几乎成反比，电力几乎不变。4 .实际负载特性、实际生产机械的负载扭矩特性是以上几个典型特性的综合。 分析了end、4.4电力拖动系统静态稳定运行的条件，分析了生产机械负载扭矩特性和电动机机械特性的协调问题。 4.4.1负载变化时的电机扭矩分析，他对直流电动机施加恒定扭矩负载时的特性，4.4.2稳定运行的概念，系统在某一动作点稳定运行时，干扰作用使系统的转速发生变化。 干扰持续期间，系统在新条件下达到新平衡，在新工作点以稳定的速度工作，干扰消失后自动回到原来的工作点以稳定的速度工作的系统是稳定的。 否则，系统